JPS5999244A - Ｃｏガス検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はＣＯガス検出装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来から、大気中の還元性ガスを検出するために、Ｎ型
半導体特性を示すＳｎＯ，、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３などの
酸化物半導体をガス感応体として用いた感ガス素子が知
られている。これは、これら酸化物半導体が還元性ガス
に接触すると、その電気伝導度が増大、すなわち、抵抗
値が減少するというｆＡ象を利用したものである。

ガス感応体を焼結体として用いるもの、スパッタリング
法、蒸着法等で設けた薄膜として用いるものがあるが、
焼結体タイプ、薄膜タイプのいずれの感ガス素子にあっ
ても、一般に、金属酸化物半導体のみでは感ガス素子と
してその感度が小さく、選択性も光分とはいえないため
、通′ｐ、白金（ｐｔ）　、パラジウム（Ｐｄ）等の貴
金属を触媒として用いて素子の感度を高めることが試み
られている。すなわち、Ｐｔ、Ｐｄをｍｌｌ全金塊酸化
物半導体添加したり、あるいは、Ｐｔ、Ｐｄを担持する
触媒層を金属酸化物半導体の上に形成するといった方法
がとられている。

このような処置を施すと、無触媒の場合に比べて感度は
向上するが、それでも未だ低濃度の還元性ガスに対して
は充分な感度を示さない。しかも各種の還元性ガスが混
在する場合、ある還元性ガスのみを高感度で選択的に検
出することは、他の還元性ガスの影響によって素子の誤
動作が誘発されるため、極めて困難である。とりわけ、
Ｃｏのように低濃度でも人体に悪影響を及ぼすガスに関
しては、他の還元性ガスによる誤動作を排除して検出す
ることは極めて困難であった。

更には、感ガス素子を一般家挺で使用することを想定し
た場合、アルコール蒸気による誤動作を排除することが
重要な問題となる。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ＣＯＯガ
ス選択的に検出することのできるガス検出装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の概擬〕

本発明はＣＯＯガス出用感ガス素子と参照用感ガス菓子
とを具備したガス検出装置であり、参照用感ガス菓子力
）らの出力を多照してＣＯガス伏出出用感ガス素子力１
の出力を一間足しＣＯガス慣出を行なうものである。

本発明に用層られるＣＯガス検出用感ガス系子はＣＯＯ
ガス含む還元′白ガスに感度を有し、還元性ガスに接触
して抵抗値の変化する酸化切半導体からなるガス感応体
と、このガス感応体に設けしれた一対の電極と、Ｐｔ、
Ｐｄ、ｋＬｈ　　のうち少なくとも一種の触媒層４及び
Ａｌ、０８．　ＺｒＯ２，Ｓ　ｉ０２のうち少なくとも
一種の担体からなりこのガス感応体上に設けられた触媒
ｊ−とを有するものである。

ガス感応体に用いられる戚化物半纏体としては、ＳｎＯ
，系、　ＺｎＯ系、Ｆｅ、０３系が用しられる。Ｓ　ｎ
　Ｏ２系。

ＺｎＯ糸、　Ｆｅ、０．系ば化物千尋体は、それぞれＳ
ｎＯ，。

ＺｎＯ，上”ｅ、０８を主成分とし、心安に応じＮｂ”
、　ｓｂ３＋。

Ｃｒ３＋、ｐ、ｔ　３＋等の副成分を添加したものであ
る。このガス感応体は、厚膜（焼結体）、薄膜いずれで
も良いが、ガスに対する応答性が艮＜、義迫上の丹現性
も良好である薄膜の刀が好よしい。ガス感応体薄膜の製
造方法としては、蒸着法、スパッタリング法、金属の有
機化合物の熱分解法等が挙げられる。このガス感応体は
耐熱性かつ絶縁性の基板であるＡＩ！２０．、ＢＮ、８
ｉ、Ｎ４，５ｉ０２　等のセラミック基板上に形成され
るが、この膜厚Ｖｉ１００Ａ−１μｍｎ程度、さらには
１００ＯＡ−１μｍ程度が好すしい。これは膜厚が１μ
ｍを越えると還元性ガスに対する感未満で感度が低下し
同時にそのバラツキが大きくなるからである。

このガス感応体には、抵抗値を検出するため一対の電極
が設けられるが、とのＷ：極はガス感応体に電気的に接
続されていれば良く、ガス感応体表面、基板表面どちら
に設けても良い。この電極はＡｕ、Ｐｔ等を印刷法、蒸
着法、スパッタリング法等により形成する。すた感ガス
素子から電気信号を取り出すため通常リード線が接続さ
れるので、リード線接続部分を基板との接着強度の大き
い印刷法により形成し、ガス感応体との接触部分を蒸着
法等より形成した薄膜としても良い。

また触媒層としては、Ｐｔ、Ｐｄ山ｈ　のうち少なくと
も一種の触媒金属及びＡｚ２０．　、　ＺｒＯ，、Ｓ　
ｉＯ□のうち少なくとも一種の担体からなるものを用い
、ガス感応体に測定雰吐気ガスが接触するのをさまたげ
ない８にの多孔質であることが好よしい。このように多
孔質であれば、焼結体でめる厚膜、スパッタリング法・
族Ｎ法・金属の有機化合物の熱分解法による薄膜いずれ
でも艮い。このか媒金属は、ガス応答性、ガス選択性等
の感ガス特性を同上するために用いられるものであり、
担体は感ガス菓子便用時における触媒金属の縦来等によ
る感ガス特性の低下を防止するために用いられるもので
ある。厚膜の場合は１０〜５Ｑ　ｐｒｎの膜厚が好まし
く、この範囲外では感度・選択性等のｐｆＲ媒効果が低
下する。また薄膜の場合は５〜ｌＱＯＯｎｍ８度が好ま
しく、熱分解法による場合は特に刃〜ｌＱＱＱｎｍ程度
が好ましい。この範囲外では感友・選択性等の触媒効果
が低下するのに加え、ガス応答速度も低下してしまう。

このボ諌層中の触媒金属は、厚膜の場合０．０５〜２ｃ
１ｗｔ％、薄膜の場合１〜９Ｑｗｔチ程度が好ましく特
にスパッタリング法による場合は１〜８０ｗｔ％が好ま
しい。また触媒金属の比４＝は、厚子比で、Ｐｔ　−Ｐ
ｄ　　の場合Ｐｔ　／Ｐｄ　＝　ｏ、０５〜１，０　、
　Ｐｄ−几１１の場合几ｈ／Ｐｄ＝ｕ、０５〜１．０　
、　Ｐｉ　−Ｒｂの場合ルｈ　／　Ｐ　を二０．０５〜
１０の範囲が好ましい。以上の範囲外では感度・選択性
とも十分なものが得られず、さらに触媒金属の量が多く
なると触媒ｊ―が導電性を肩するようになり、ガス感応
体の抵抗値の測定が困難になってしまう。

このように触媒層は厚膜、薄膜どちらでも良いが、感ガ
ス素子の寿命、ガス応答性の点り）ら、スパッタリング
法、蒸屑法、金属の有機化合物の熱分解法、ＣＶＤ法等
の焼結工程を経々いで形成された薄膜を用いることが好
ましい。また触媒層とカス感応体との絶縁性を保つため
、触媒金属の拡散と防止するため、Ａｅ２ｏ、）−等を
介し、触媒層を設けても艮い。

以上のような構成のＣＯガス慣出出用感ガス素子ＣＯ及
び他の還元性ガス（雑ガス）に感度を有する。また一般
に感ガス素子はガス応答性同上等のためガス感応体加熱
用のヒータを具備し、ガス感応体を加熱して測定を行な
うが、このＣＯガス横出出用感ガス素子は素子温度を例
えは１２０℃程度以下の低温とすることにより特にＣＯ
Ｏ２０対する感度が向上する。

次に参照用感ガス素子について説明する。

参照用感ガス素子はＣＯＯガス外の還元性ガスに感度を
有するものである。構成は前述のＣＯＯガス出用感ガス
素子と同様であり、ガス感応体も１０Ｊ様のものを用い
るが、触媒層が異なる。

参照用感ガス素子の触媒ノーは、ｋ１２０３．　ＺｒＯ
，、５ｉｎ２のうち少なくとも一種の担体及びＡｉカら
なり、ガス感応体に測定雰囲気ガスが接触するのをさま
たげない程度の多孔質であることが好ソしい。

この触媒）＠はＣＯガス横出出用感ガス素子同様に、薄
膜、厚膜いずれでも良いが、感ガス素子の寿命、ガス応
答性等の点から、スパッタリング法。

蒸着法、金属の有機化合物の熱分解法等の焼結工程を経
ないで形成された薄膜を用いる方が好ましい。Ａｓ＋の
触媒層中の量は、厚膜の場合０．０５〜２０ｗｔ％、薄
膜の場合１〜８０ｗｔ％程度が好ましく、この範囲外で
は感度・選択性、耐湿性とも十分なものが得られず、さ
らに八２の量が多くなると触媒層が導電性を有するよう
になってしまう。この触媒層は、厚膜の場合１０〜５０
μｍ程度、薄膜の場合５〜１１００Ｑｎ程度が好ましく
この範囲外では触媒効果が低下するのに加え、膜厚が厚
くなるとガス応答速度も遅くなってしまう。

以上のような構成の参照用感ガス素子においては、実質
的にＣＯＯ２０対する感度がなく、アルコールガスＣＨ
４，Ｃ，Ｈ（１等の還元性ガス（雑ガス）に対する感度
を有する。

本発明においては、このようにＣＯガス検出用感ガス禦
子からのＣＯガス＋雑ガスの情報を有する出力と、参照
用感ガス素子から雑ガスのみの情報を有する参照出力と
を別々に得ることができるので、参照用感ガス素子から
の参照出力によりＣＯＯガス出用感ガス素子の出力から
容易に雑ガスの影響を除くことができ、ＣＯＯ２０測定
の選択性が向上する。

このような２個の感ガス素子を用いたＣＯＯガス出装置
を駆動する回路構成の一例をブロック図（第１図）を用
いて説明する。

ＣＯガス検出用感ガス累菓子ａｌ及び参照用感ガス素子
（Ｃ）からの出力に、几、はそれぞれ抵抗−電圧変換回
路（ｂ）　、　（ｄ）に入力され電圧ｖｌ、ｖ２に変換
される。

抵抗−電圧変換回路（ｄ）より出力される参照用感ガス
素子からの信号であるＶ、は警報レベル設定回路（ｅ）
に入力され、警報レベルｖ；が出力される。このＶごと
ＣＯガス検出用感ガス累菓子らの信号であるｖｌとが電
圧比較回路（ｆ）に入力され、この電圧比較回ｊｊ３　
（ｆ）でＣＯＯ２０存在すると判定された時、警報信号
Ｓが出力され、警報回路（ｇ）に入力される。

次にこの回路の動作について説明する。

ＣＯガス横出出用感ガス素子ａ）及び参照用感ガス素子
（Ｃ）からの出力である抵抗値亀、鳥は測定雰囲気によ
り変化する。一般に感ガス素子における抵抗値の変化は
、ガス濃度が小さいときは急であるがガス濃度が高くな
るにつれ傾きはゆるやかになる。この傾向は２種類以上
の混合ガスについても同様である。また還元性雑カス中
にＣＯＯ２０導入した場合、空気中で同一量のＣＯＯ２
０導入した場合に比べて感ガス素子の抵抗変化は小さい
。

すなわち雰囲気中の趙元性雑ガスの濃度が尚よるにつれ
、素子の一定量ＣＯガスに対する抵抗変化は小さくなる
。よって測定雰囲気中の雑ガス＃贋に応じて、警報レベ
ルを変える必要がある。この警報レベルの設定を行なう
のが警報レベル設定回路（ｅ）である。警報レベル設定
回路（ｅ）では参照用感ガス素子（Ｃ）からの信号であ
るｖｔ　（Ｒ２）を利用して、ＣＯＯガス出用感ガス素
子（ａ）の雑ガスを含む雰囲気中でのＣＯＯ２０警報レ
ベルＶ：を出力する。このような雑ガス濃度により変化
する警報レベルＶ；とＣＯＯガス出用感ガス素子（ａ）
からの信号であるｖｌとを電圧比較回路（ｆ）で比較す
ることによりＣＯＯ２０存在判定を行なうことができる
。

第２図に本発明に係る肉感ガス特性の雑ガス濃度による
変化を示す。ＣＯＯガス出用感ガス素子も参照用感ガス
素子も雑ガスのみには同様に応動して抵抗変化するので
抵抗−電圧回路からの出力は第２図の曲線ａの如き特１
生となる。このような素子に一定量のＣＯＯ２０導入す
るとＣＯＯガス出用感ガス素子は曲線すの如き特性を示
す。従って曲線ａと曲線すの差の’ｎｔ圧が、ＣＯＯ２
０よる信号であるが、同図で見られる如く、ＣＯガス献
は一定でも雑ガスの多少により曲線ａと曲線すとの差の
電圧は大きく異なる。従って測定時におけ如く変化させ
る事により、雑ガス濃度の変化に起因した誤動作をなく
す事ができる。

抵抗−電圧変換回路は、例えは感カス素子と固定抵抗を
直列に接続し定電圧を印加し、固定抵抗両端の電圧を測
定するような回路が用いられる。

警報レベル設定回路は例えば通常の演算増幅器と基準電
圧発生回路とを組み合せ、参照用感ガス素子からの出力
Ｖ２（雑ガス娘度−電圧）を予じめ設定された関数によ
り雑ガスとＣＯＯ２０の混合ガスにおけるＣＯガス伏出
出用感ガス素子出力Ｖ１に変換する。

電圧比較回路は通常の電子回路を用い、−１報回路とし
てはブザー、ＬＥＤ等により警報を発生、表示するもの
を用い、必要に応じガス供給を遮断するように構成して
も良い。

以上のような構成の回路を用いれば、雑ガス濃度に応じ
警報レベルが変動させることができるので、ＣＯＯ２０
選択性良くかつ信頼性高く検出することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のように、ＣＯＯ２０含む
還元性ガスに感度を有するＣＯ検出用感ガス素子と、Ｃ
ＯＯ２０は実質的感度をもたない参照用感ガス素子とを
具備するＣＯガス慎出出装置用いれば、選択性良くＣＯ
Ｏ２０検出することができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を説明する。

（実施例−１） ｇ　’ｙ　ｃ　ｏガス検出用感ガス素子の製造について
述べる。第３図は感ガス素子の断面図である。

絶縁性基′Ｏ，（］）としてアルミナ基板を用い、−力
の面に電極（２）を形成する。この電極（２）はリード
線接続部（２ａ）と信号取出部（２ｂ）力）らなリ−ド
線接続部（２ａ）はＡｕペーストの焼付により形成し、
ガス感応体（５）と接触する信号取出し部（２１））は
Ａｕをスパッタリングすることにより、一対のくし形電
極を形成する。また絶縁性基板（【）の裏面にはＩ（、
ｕｏ２　ペースト等からなるガス感応体加熱用のヒータ
（３Ｊを一対の電極（４）間に用ける。

次にガス感応体（５）を形成する。

まず２−エチルへ牛すン酸スズをＳｎの合有量が］０ｔ
ｊｔ％となるようにｎ−ブタノールに溶解して試料浴液
を調製した。

これを、一対の電極（２）間に塗布して空気中に１時間
放置１．た後、１２０°０に加熱してＩＩ−ブタノール
を気化せしめた。ついで全体を４００’Ｏ，１時間空気
中で加熱分解した。この塗布−加熱分解の工程を３回反
復して厚み約０．３μｍのＳｎＯ，薄膜からなるガス感
応体（５）を形成した。

続いてガス感応体（５）上に触媒ノ１１＃（６）を形成
する。

八ｅのアルコオキソドに、ＰｄとＰｔの４ａ［旨塩（例
えｊｉ　Ｅ　Ｓ　Ｊ、社製プラチナレジネート、パシウ
ムレジネ−１・）を加え、ブタノールにて希釈した。こ
のブタノール溶液をガス感応体（５）上に塗布し、室温
で１時間、１５０°Ｃで乾燥後、４０Ｑ’Ｏで３Ｑ　１
１ｔａ加熱分解してｐａ−ｐｔ−八ｔｔＯｓからなる触
媒層（６）を形成した。

このようなガス感応体、触媒層の形成に用いられる金属
の有機化合物としては、Ｐｔ、Ｐｄ、ｌ（、ｈ、ＡＪ。

Ｚｒ、８ｉの金属アルコール化物、金属石けん、樹脂塩
、錯体その他加熱により分解し金属又は金属酸化物を生
ずる一般に用いられる有機化合物を用いる０ この金属の有機化合物は例えはラインターオイル２石油
エーテル、ヘキサントルエン等の有機溶剤に混合した溶
液をガス感応体表面に塗布し膜を形成する。触媒層の組
成比はこの溶液中の金属の有機化合物の量を変えること
により容易に制御できる。また膜形成後室温１時間程腿
、１００〜１５０°０１時間程度の乾燥処理を施し、有
機溶剤を蒸発させ、金属の有機化合物をガス感応体上に
定着させることが好ましい。

この金属の有機化合物は加熱することにより、簡単に熱
分解し金属又は金属酸化物となる。このときＡＺ　＋　
Ｚ　ｒ＋　Ｓｔ　　のうち少なくとも一種は、有機化合
物を中の酸素原子と反応することにより、又は酸素存在
雰囲気下での加熱により酸化されＮＺ２Ｏ３゜ＺｒＯ２
，ＳｉＯ，となる。このように金属の有機化合物を加熱
し分解すること（（より、Ｐｔ、Ｐｄ、几肋うち少なく
とも一種の触媒金属と、入１２０．　、　ＺｒＯ，、Ｓ
　１０２（Ｄうち少々くとも一種の担体とからなる触媒
層を形賊することができる。

□′　このように金属の有機化合物の熱分解法により形
成された触媒層を用いた本発明に係る感ガス素子におい
ては、測定対象ガスに対する応答性が非常に優れている
。これ（は、このような方法で形成された触媒層でポー
ラスな状態が良好に実現されているためと考えられる。

すなわち触１＃、を頓はガス感応体と測定対象ガスとの
接触をさまたげないようにポーラスな状態が要求される
が、この有機化合物の熱分解法によれば、あらかじめ金
属が分散された状態から有機物が除去されることになり
、この部分に空孔ができるためと考えられる。

またこの有機化合物の熱分解法によれば、有機俗媒中の
金属の有機化合物の量を調整することにより容易に所望
の組成比の触媒層を得ることができる。さらに有機溶媒
中において金属の有機化合物は均一に分散し、形成され
た触媒層中においても均一な組成が再現性良く実現され
るので、感ガス素子を量産する場合等の信頼性に優れ′
ている。

さらに絶縁性基板の形状に関係なく、平板状１円筒状等
いずれの場合にも均質な膜を形成することができる。以
上の如きＣＯガス検出用感ガス素子の各種ガスに対する
感度を第１表に示す。

（以下余白） 第　　１　　表 次に参照用感ガス素子を製造する。

構造１ｄｃＯガス検出用感ガス素子（第１図に示したも
の）と同様とし、触媒層のみを変えたものである。触媒
層はＡｇ　−ＡＩ！２０．系とし、Ａｌのアルコオキシ
ドとＡｇ樹脂塩（例えばシルバーレジネート（ＥＳＬ社
製））をブタノールで希釈したものを用い、前述と同様
の方法で形成した。

この参照用感ガス累゛子の感ガス特性を第２表に示す。

第　２　表 （実施例−２） また第１図に示す感ガス素子と同様の構成で、ガス感応
体、触媒層をスパッタリング法で形成し７ＩＣ場合の特
性を第３表に示す。

ｏｃＯガス検出用感ガス累子 菓子感応体 ターゲット　　Ｎｂ、　Ｏ，／　ＳｎＯ，＝　０．ＯＱ
　５　（モル比）膜厚　１０００Ａ 触媒層 ターゲット　ＡＪ２０．と、このＡｌ！ρ、に対し５Ｑ
ｗｔ％のＰｄ 膜厚　１００Ａ Ｏ参照用感ガス素子 ガス感応体　（ＣＯガス検出用感ガス素子と同様） 触媒層 ターゲットＡＪ２０．とコノＡｔ？２０．　Ｋ対シ２ｃ
ｌＷｔチのＡｇ 膜厚　１００Ａ スパッタリング法により触媒層を形成する場合、ターゲ
ットとして触媒金属と担体を所望の比率で含有した材料
を用いても良いし、ターゲットとして触媒金属とＡ／、
Ｓｉ、Ｚｒ　のうち少なくとも一種とを含んでなる材料
を用い薄膜形成後、酸素存在雰囲気下で加熱酸化を行な
い、触媒層を形成することもできる。またターゲットと
して触媒金属とＡ／。

Ｓｉ、Ｚｒのうち少なくとも一種とを含んでなる材料を
用い、酸素存在雰囲気下でスパッタリングを打力っでも
良い。この場合担体として用いられる酸化物の安定性を
増すため、薄膜形成後、大気中等で加熱処理を行なうこ
とが好ましい。ターゲットとして触媒金属と担体とを含
む材料を用いた場合も同様である。このようにスパッタ
リング法に用いるターゲットは原料粉体の混合体でもよ
いし、合金として用いてもよいし、また単一材料のター
ゲラ）４Ｊの表面の一部を他の材料でコーティングした
ものをターゲットとして用いてもよい。さらに、二元ス
パッタリング法を用いて行なってもよく、この場合同じ
ターゲットで種々の組成を実現できる。

また触媒層はガス感応体と測定対象ガスとの接触をさま
たげないようにポーラスな状態であることが要求される
。触媒層が十分薄い場合、例えば膜厚１０　ｎｍ以下で
は通常のスパッタリング法を用いても薄膜は島状に成長
するので実質的にポーラスな状態が実現される。また、
例えばＡｒ、Ｏ□Ｎ％’１０３、Ｔｏｒｒ程度の高いガ
ス圧下でスパッタリングを行なうことにより、形成され
た触媒層中にガスが閉じこめられ、このガスを加熱によ
り除去することによりポーラスな状態を実現することも
できる。

さらに、ターゲットにＰＶＡ等の有機物を混合しスパッ
タリングを行ない、有機物が混入した触媒層を形成した
後、加熱により有機物を除去しポーラスな状態を実現す
ることもできる。

該だ一般に感ガス素子は、ガス感応体を加熱するための
ヒータを備えているが、触媒層を薄膜化したことにより
熱容量が小さくなるため、ヒータの出力を抑えることが
できるので、ヒータの寿命ものび、ひいては感ガス素子
の寿命ものびることとなる。

（実施例−３） またガス感応体を実施例−１と同様とし、触媒層を塗布
・焼結による厚膜とした実施例を説明する０ ｏｃＯガス検出用感ガス素子の触媒層の形成（Ｎｕ（４
）、　ＰｄＣ７６を水に溶解してＰｄ　１．０　重量％
の水溶准を調製した。ここに、表面積約１００ｒｒ？／
２のＡ！！、Ｏ，微粉を浸漬し充分攪拌した。ＡＩ！、
０．微粉をｆ別し１．５時間減圧乾燥して水分を除去し
た後、蒸発乾固した。ついで、乳鉢で粉砕し、得られた
粉末を石英ルツボの中に入れて４００°Ｃで焼成した。

この触媒の粉末をアルミニウムヒドロキシクロライド水
溶液（Ａ／２０．　１％）の中に入れて泥漿とした。こ
の泥漿を、ガス感応体の上に塗布した後、乾燥し、全体
を４００″Ｃで焼成し、厚み２０ｕｍのＰｄ担持Ａ６０
．の触媒層を形成した。

０谷照用感ガス素子の触媒層の形成 ＡｇＮ０．の溶液所定量にＡｌ２Ｏ，を浸漬し、Ａｌ２
Ｏ。

に対し　、Ａｇが１０ｗｔ％となるべく含浸させ乾燥後
石英ルツボの中に入れ４００°Ｃで焼成した。この触媒
の粉末ヲアルミニウムヒドロキシクロライド水溶液を加
え泥漿として、これをガス感応体上に菫布し乾燥後４０
０℃で焼成して、厚み加μｒｎのＡｇ担持ｉｚ、ｏ、触
媒層を構成した。

このようにして形成された厚膜触媒層を有する感ガス素
子について触媒金属をかえ、感ガス特性を測定し、第４
表に示す。

以上説明したように、本発明に係るＣＯガス検出用感ガ
ス素子はＣＯガス及びアルコール等の雑ガスに対する感
度を有し、参照用感ガス素子はＣＯガスには実質的感度
を有さすアルコール等の雑ガスに対する感度を有してい
ることがわかる。従って参照用感ガス素子の出力を用い
ＣＯガス検出用感ガス素子の出力からアルコール等の雑
ガスの影響を容易に除くことができ、選択性良くＣＯガ
ス検出を行なうことができる。またＣＯガス検出用感ガ
ス素子は、鴇、　Ｃ）Ｔ４．　Ｃ，Ｈ，等のガスに対す
感度が非常に低いので、さらに選択性が良い。

以上のように形成されたＣＯガス検出用感ガス素子及び
参照用感ガス素子はそれぞれ基体に固定してもよいが、
装置の小型化等を考慮して１個の基体上に固定してもよ
い。第４図に平面図として１個の基体上にＣＯガス検出
用感ガス素子及び参照用感ガス素子を固定した実施例を
示す。

ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性の基体ａυに、感ガ
ス素子ｍｌ書架用の切り欠き部叫を設ける。この絶縁性
の基体（１υの両面にはＣｕ箔からなる導体パターンα
東が形成されており、ＣＯガス検出用感ガス素子及び参
照用感ガス素子（１０はこの切り欠き部（ｌり内でそれ
ぞれの面に例えば１００μｍ程度のＰｔ１Ｊ−ド線（１
４）により固着され懸架される。また特性の異なる感ガ
ス素子を基体αυの両面に設けるため、例えば外部ソケ
ットに挿入する際、方向を誤まらないように、切り込み
部（Ｌ最を設ける。さらには耐摩耗性向上のため導体パ
ターン賎表面にはＮｉメッキを施こすことが好ましい。

この例ではガラスエポキシ樹脂上にＣｕ箔が形成された
ものを用いたが、ＡＩ！２０．基板上にＡｕを焼付けた
もの等を用いても良い。

このように切り欠き部に２個の感ガス素子を懸架する構
造をとることにより、測定雰囲気の通風が良好となる。

また、感ガス素子は通常高温（例えば１００℃以上）で
動作されるが、基体への熱伝導はほぼリード線からのみ
となり、感ガス素子のヒータによるガス感応体の加熱効
率も向上する。

次に本発明のＣＯＯガス出装置を動作せしめる回路構成
例を第５図のブロック図を用いて説明する。図中８１〜
Ｓ６は電気的に応動するスイッチとする。まず空気中に
雑ガスがなく、参照用感ガス素子（Ｂ）の抵抗が高いと
きは、１ＬＬｏの両端の電圧は低い。このときは第１の
電圧比較回路Ｏｖが作動しＳ。

と８４をＯＮする。このためＣＯＯガス出用感ガス素子
は比較的大きな抵抗ＲＬ１を用いて電圧出力を出し、警
報レベル設定回路（ハ）の信号と第２の電圧比較回路（
ハ）にて比較される。このような回路構成でＣＯＯ２０
導入されると検知素子の抵抗は低下するが、参照用感ガ
ス素子（Ｂ）は抵抗変化をせず、従って第２の電圧比較
回路（ハ）には町、の両端の電圧と警報レベル設定回路
（２）の出力が入力され判断される。この場合は一一ガ
スのみしか存在しないため、検知素子の出力飽和の程度
も少く十分安定な警報が得られる。

次に空気中に雑ガスが存在する場合、参照用感ガス素子
（均の抵抗は低下し、従って”ＬＯの両端の′電圧が高
まる。このときは町。の両端の電圧が第１の電圧比較回
路０１１の憤域をこんると第ｌの電圧比較回路０υは作
動を停止し、従って８１．８４をＯＦＦにし、同時に第
１の電圧比較回路（２）が作動しＳ２゜Ｓ、がＯＮにな
り、ＲＬ２と警報レベル設定回路←■が作動する。この
とき雑ガスによってＣＯガス検出用感カス素子（Ｎの抵
抗も減少しているため町、としてｉ、［Ｉ（，１より小
なるものが用いられる。この状態で被検ガスが導入され
るとＣＯガス樵出出用感ガス素子ＡＪはさらに抵抗変化
し、曳２の両端の電圧は上昇する。これを警報レベル設
定回路（２）の出力と第２の電圧比較回路（２７）で比
較して判Ｈｒを行う。

この場合雑ガスによりＣＯＯガス出用感ガス索子（Ａ）
の抵抗値は減少しているのでＣＯＯ２０よる信号は呪、
を用いるよりも１ｔＬ２の方が（ｌ（、Ｌｌ＞几、２）
確度よく絖みとれる。

以下ざらに雑ガス濃度が高いときもこの方法を用いて高
精度、確実に被検ガスを捕え、警報を出す墨ができるこ
とは言うまでもない。なお第５図中（８）、（９）は抵
抗−電圧変換回路をそれぞれ、示し、（２幻、圓、四は
第１の電圧比較器、儲り、（ハ）、シフ）は警報レベル
設定回路をそれぞれ示し、上記と同様に動作する。又（
２８）は警報回路を示す。

このような構成のＣＯＯガス出装置により雑ガス存在下
でのＣＯＯガス出を行なった。

第５図と同様の回路においてＳ、、　Ｓ６はアナログス
イッチとして■ｔＬｏは一定ＲＬ□〜ＲＬ３　　はＩＭ
Ω。

１００にΩ、１０にΩとし、他は通常の電子回路を用い
た。

測定はまず空気中にＣＯＯ２０みを２ｏｏｐｐｍ　導入
し、この値で督報出す如く、回路を設定し、次に雑ガス
（アルコール）下での警報時のＣａ２度を調べた。この
結果を第５表に示す。

第５表 （単位　ｐｐｍ） 第５表より明らかなように本発明においては、非常に安
定性よくＣＯＯ２０検出することができる０ なお上記実施例では第、５図に示す如く、回路の切りか
えを３段としたがさらに精度を上げるために多段にする
ことも可能である。また必要に応じて２段にすることも
可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＣＯＯガス出装置を駆動せしめる一回
路例を示すブロック図、第２図は感ガス素子の感度の雑
ガス濃度に対する特性図、第３図は本発明に係る感ガス
素子の断面図、第４図は本発明装置の一実施例を示す平
面図、第５図は本発明装置を駆動せしめる一回路例を示
すブロック図。 電極　　　・・・２ ガス感応体・・・５ 触媒層　　・・・６ 代］！＋’ｊ　、ｌＪｒ理」、　　↓ｊ’Ｊ　、’シ：
’＋１．’　１１．ｌ　　（はが］名）第１図 第　　２　　図 難がス濃良　（ＰＰＭ　） 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 還元性ガスに接触して抵抗値の変化する酸化物半導体か
   らなるガス感応体と、このガス感応体に設けられた一対
   の電極と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒ，ｈのうち少なくとも−ｇｏ
   触媒金属及びＡＪ２０８．ＺｒＯ２，５ｉ０２ノうち少
   なくとも一種の担体からなり前記ガス感応体上に設けら
   れた触媒層とを具備したＣＯガス検出用感ガス素子と； 還元性ガスに接触して抵抗値の変化する酸化物半導体か
   らなるガス感応体と、このガス感応体にａけられた一対
   ｏｉｔ極、！：、７Ｖｅ、Ｏｌ、　ＺｒＯ，、Ｓ　１０
   ２（７）　５ち少なくとも一種の担体及びＡ２からなり
   前記ガス感応体上に設けられた触媒層とを具備したＣＯ
   ガスには実質的に感度のない参照用感ガス素子とを有す
   ることを特徴としたＣＯガス検出装置。